为了克服热惯性和高温散热的影响，基于单片机的模糊控制算法设计了一套恒温控制系统，介绍了硬件组成和软件控制方案的结构。验表明，该系统可以精确测量和控制温度，其中静态误差小于0.2°C，恒温控制标准偏差低于0.3°C同时，该系统还具有以下优点：响应速度快，成本高，便携性高。温控制;模糊控制;单片机; AD590中图分类号：TN919-34; TP274 0.2文献代码：AA商品编号：1004-373X（2010）19-0135-04Conception一个恒定的温度控制系统根据控制flouFENG -ling1严，黄欣2王泽-yong1，王丽1，高晓蓉（1.Université物理和技术科学，西南交通大学，成都610031，中国;北京大学后的大学计算机科学学院，以及电信，北京100876摘要：为了克服热惯性和高温散热产生的温度效应，基于模糊控制算法和简单微机的恒温控制系统实验结果表明，该系统的静态误差小于0.2°C及其控制室，可以进行高精度的测量和温度控制。外，该系统具有许多优点，如快速响应速度，性能/成本和高portabilité.Mots键：恒温，模糊控制的控制下，单片机; AD590收稿日期：2010-04-29在日常工业生产中，恒温阀芯恒温控制应用非常广泛。糊控制技术是模仿人们的思维方法，利用模糊不确定信息做出最佳控制效果的决策[1]。
糊控制是关于目标而不是精确的数学模型，即控制器本身不是受控对象[2]。此，控制器本身可以使用特殊的控制手段[3]进行研究。系统以此为出发点，以单片机为主控制器，研究模糊控制算法，实现对恒温的精确控制。片机和上位机的通讯软件设计用于执行远程温度控制和温度曲线显示功能。据不同的系统和硬件设计本系统采用水温为量度，单片机AT89C51作为主控制器和温度传感器AD590作为实现采集，控制，传输的集电极并显示温度。系统使用模糊算法来控制加热丝的加热时间以控制水温。时，可以通过主机软件实时控制和显示温度图（见图1）。度采集模块的温度采集模块执行温度信号采集，信号调理和模拟/数字转换的功能。要以AD590M集成温度传感器为主体采集，通过电压跟随器，差分减法器，电压放大器，逆变器等电路作为信号调理器，然后输入用于模数转换的10位TLC1549模数转换器。
路原理图如图2所示。1系统原理图AD590是一款内置式温度传感器，具有很强的抗干扰性，其输出电流与电容值成正比温度并基于绝对零温度（-273°C）。线性电流输出为[4。]1μA/K，一个10kΩ电阻将电流信号转换为电压信号。系统的测量范围在0到100°C之间。此输出电压范围在2.73和3.73V之间。了增加后端电路的阻抗并减小电流信号的分流，使用电压跟随器作为信号隔离。
入差分减法器减去2.73 V后，升压5次后，相应的输出电压范围为0-5 V.电压信号输入到模数转换器TLC1549连续比较10位。参考电压是5V，则输入电压（单位：mV）的分辨率是：F =VREF×5×12104.8采样的温度的理论分辨率的系统是：°C 0°C5 V-0 V = 0.1℃/ 5毫伏，因为传感器的低信号，它是形成了电磁环境externe.Le信号必须被传输到非常敏感使用双绞线。2温度采集模块图人机交互和远程管理模块系统开发了一个非常丰富的人机交互界面，分为本地管理和远程管理。极大地简化了操作的复杂性和便利性。端有三个功能按钮：设定温度0.1°C，设定温度减去0.1°C，温度控制开关。位三位数字电子管：设定温度和实时采集温度。统通过串口转换MAX232芯片，提供主机与单片机之间的通信。为远程管理终端，上位机执行以下功能：显示温度变化曲线，显示当前温度，显示设定温度，显示最大正负误差数，放大或缩小曲线并保存曲线。界温度和报警控制模块系统使用单片微机来控制加热循环中加热丝的加热时间以控制水的温度。旦来自MCU端口的信号被光耦合器隔离，三级管用于控制电磁继电器的闭合和打开，从而控制加热时间。温度超过100℃或在实时的温度变化超过10℃时，MCU启动声音报警到报警长期而当设定温度超过10℃时，发出警报短期的。制软件设计系统的思路如下：模糊查询表是基于模糊控制模型和应用的实际情况，以及模糊查询表中获得指示循环时间不同状态的加热。片机根据采样温度的变化实时读取模糊搜索表，调整加热周期，达到温度控制的目的。程序的主程序仍在等待接收串口的信号状态，同时确定是否需要发送数据。旦定时器每秒中断采样温度的平均值，串口就会发送指示器并将其发送到主程序。MCU接收到PC信号的第一个字节时，它调用接收数据程序，接收缓冲区中的剩余数据，确定接收数据的类型，并执行相应的操作。了避免串行干扰信号，系统采用单向应答方式的串行通信，以提高通信稳定性和实时系统性能。位机发送采用应答模式的命令，单片机的实时温度信息下载采用单向通信方式。信协议包括报头，命令，数据长度，数据包和奇偶校验位[5-6]。1 ms定时器中断程序ms定时器中断是系统总时钟。字管每1 ms更新一次，按钮每10 ms扫描一次。最后100毫秒中每100秒每10毫秒采样一次温度值，样本值被分类10次，最大值和最小值被抑制。值作为此实时采样的最终值发送到显示缓冲区后的平均值。果恒温控制开关打开，则每1秒调用一次恒温控制程序。果警报开关打开，扬声器输出每1秒反转一次。门狗将在定时器中断返回之前复位。糊模型构建系统使用具有两个输入和一个输出的模糊控制模式。个输入语言变量E，EC分别代表温度变化和温度误差的误差率，输出语言变量U代表继电器的闭合时间。言变量E被分配八个值，即阳性（SP），零阳性（PO），零否定（NO），小的负（NS），负（NM），负（NL），负（NXL）。），超大负（NXXL），由于冷却测量未在系统中定义，因此E的分配是不对称的。共体分配七个值，即正（PL），介质（PM），阳性（SP），零（OP），负（NS），负（NM）和负（NL）。
U分配4个值：零（O），正（PS），平均（PM）和正（PL）。了补偿无超调温度控制，E的量化值等于-10〜2 [7]和EC和U的量化值等于-6〜6〜06。个值使用三角隶属函数模型[8]，如图3~5所示。3变量E的隶属函数依赖于经验来建立控制规则，但获得的控制量是模糊量，不能直接用作控制输出。
用于解决模糊处理[9]，并获得模糊查询表。复调整，测试，最终得到模糊查询表，如表1所示。1表模糊查询UEC-6-5-4-3-2-10123456E 106666666544444-96666665444443-8666665444432–31166- 41800和其他交易。属函数的模糊控制程序在单芯片微算程序定义的，并且TOUT变量指示恒定温度的控制周期和TSET表示加热输出时在恒定的温度控制期间，即表中的U.每当TOUT时，调用模糊推理程序以寻找误差E和EC误差变化率。中：E =实时采样温度值 – 设定温度值EC =电流误差 – 最后误差当误差很重要时，没有必要进行模糊控制，这就足够了确定加热是全速还是停止加热。
错误的预定的控制范围内，E，EC是量化和模糊查询表由用于加热时间TSET必须产生的周期的量化值查询。测试期间，发现使用单个E，EC结构域不令人满意并且系统的灵敏度低。虑到加热惯性和高温散热的影响，采用两步控制方法。
第一种电平控制，E和EC覆盖大范围的区域，其可以是快速加热至接近温度恒定的设定的温度，然后进入控制的第二水平，降低E和EC的范围并提高控制的灵敏度。测试之后，该方法可以在每个温度控制过程中将恒定温度误差稳定在±0.3℃。统经验和误差分析传感器零点校准系统使用AD590电流模式温度传感器并使用单点控制电路[10]。想情况下，10kΩ电阻与冰水混合物（0°C）并联连接，输出电压为2.73 V，相当于传感器的零点。时，为了确保系统精度，使用单点控制电路进行进一步调整。
系统的实验使用该系统重复自来水测试。于当地大气压和水中杂质的影响，当水达到沸点时，它不能达到100°C。统的测试范围设置在40到90°C之间。系统达到恒定温度并停止加热时，随机执行静态数据测量：在接下来的100分钟内，控制数据每5分钟测量一次恒温。态数据如表2所示。温控制数据如表3所示。温控制在50°C时的PC曲线如图6所示。2数据表静态误差℃的测试温度值405060708090实际设定值测量39.949.860.269.979.989.8误差-0.1到0.2 0，2-0，1-0，1-0.2表3数据测试控制恒温℃，340倍.440.5.150.150.250.1.159.960.059.9.869.869.869.6.679.579.879.5.589.489.689.3倍恒温测试温度。189.6恒温测试时间在50℃下再乘以839.8.949.8.759.8.769.7.479.6.689.6图6中的温度恒定的控制曲线。
表3所示，该系统的静态误差为±0对表3中每个数据集的最后10个数据进行标准偏差的计算。果如表4所示，平均误差小于±0.3°C。4标准偏差控制恒温℃的恒定温度（℃）405 060 708 090标准偏差误差0，2000.2160.0630.1330.1660.275结论该系统开发了一种恒温控制系统与模糊控制算法和单片机。用单片微型计算机作为主控制器，丰富而人性化的人机交互环境已发展：温度变化曲线和远程可控的轮廓是非常适合的管理要求工业距离。本低，可扩展性好，这是非常容易扩展到多通道采集系统，同时采用模糊查询表，提高了系统的可移植性。验已经表明，该系统可在40和90℃之间的温度下控制水的温度时，控制误差小于0.5℃和静态误差小于0 ，2°C，可广泛推广和移植到行业中。
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